Zadanie 1

Termodynamika
Zagadnienia na egzamin
1. Podać definicję przemiany termodynamicznej i warunki realizacji przemiany
odwracalnej.
2. Podać sformułowania I zasady termodynamiki.
3. Wyjaśnić symbole w równaniach I zasady termodynamiki:
Q1-2 = U2 – U1 + L1-2
Q1-2 = H2 – H1 + Lt1-2
4. Wyjaśnić pojęcie perpetum mobile I rodzaju.
5. Podać interpretację graficzną pracy bezwzględnej i technicznej oraz ciepła przemiany.
6. Zdefiniować podstawowe parametry termodynamiczne i podać ich jednostki miar.
7. Zinterpretować prawa gazów doskonałych.
8. Podać sposób obliczania właściwej pojemności cieplnej gazów półdoskonałych.
9. Podać sposób wyznaczania zastępczych pojemności cieplnych mieszanin gazowych.
10. Sposób określania składu mieszanin gazowych. Zależność między udziałami.
11. Porównać obraz charakterystycznych przemian gazów doskonałych w układzie p – v
i T – s i przypisać im wykładniki politropy.
12. Obliczanie ciepła, pracy bezwzględnej i technicznej przemiany izobarycznej gazów
doskonałych. Interpretacja graficzna.
13. Obliczanie ciepła, pracy bezwzględnej i technicznej przemiany izochorycznej gazów
doskonałych. Interpretacja graficzna.
14. Obliczanie ciepła, pracy bezwzględnej i technicznej przemiany izotermicznej gazów
doskonałych. Interpretacja graficzna.
15. Obliczanie ciepła, pracy bezwzględnej i technicznej przemiany adiabatycznej gazów
doskonałych. Interpretacja graficzna.
16. Obliczanie ciepła, pracy bezwzględnej i technicznej przemiany politropowej gazów
doskonałych. Interpretacja graficzna.
17. Podać definicję i interpretację graficzną obiegu termodynamicznego.
18. Podać sformułowania II Zasady termodynamiki.
19. Wyjaśnić pojęcie perpetum mobile II rodzaju.
20. Na podstawie obrazu graficznego obiegu Carnota wyznaczyć jego sprawność
termiczną w zależności od temperatur źródeł.
21. Silnik Carnota pracuje korzystając ze źródeł ciepła o temperaturze 0 oC i 30 oC .
Podać sprawność termiczną obiegu, współczynnik wydajności chłodniczej. I
współczynnik wydajności pompy ciepła.
22. Wyznaczanie właściwości pary nasyconej.
23. Wyjaśnić na wykresie i uzasadnić rozwiązanie mieszania dwóch strumieni powietrza
wilgotnego.
24. Przedstawić rozwiązanie graficzne i uzasadnić proces nawilżania strumieni powietrza
wilgotnego.
25. Wskazać różnicę pomiędzy odwracalnym i nieodwracalnym rozprężaniem pary w
turbinie.
26. Narysować i opisać obieg Clausiusa – Rankine’a.
27. Przedstawić schemat podstawowego układu siłowni cieplnej i zinterpretować na
wykresie obiegu Clausiusa – Rankine’a wielkości wpływające na jego sprawność
termiczną.
28. Zdefiniować pojęcia dotyczące spalania (ciepło spalania, wartość opałowa, straty
spalania, teoretyczne i rzeczywiste zapotrzebowanie powietrza, współczynnik
zapotrzebowania powietrza).
29. Wyjaśnić obliczanie zapotrzebowania powietrza do spalania paliw stałych na
podstawie równań stechiometrycznych.
30. Wyjaśnić obliczanie zapotrzebowania powietrza do spalania paliw gazowych na
podstawie równań stechiometrycznych.
31. Wyznaczyć teoretyczne zapotrzebowanie powietrza do spalenia 1 kg oktanu C8H18
32. Zdefiniować i wyjaśnić straty spalania
.
Własności pary wodnej nasyconej
Wzory aproksymacyjne
pn = 1214,4+ 51,284*Tn + 4,4759*Tn2
Tn = - 1,5304 + 0,010967*pn – 8,13*10-07*pn2
Tn [oC] – temperatura nasycenia,
pn [Pa] – ciśnienie nasycenia.
Zadanie 2 b
Do kotła dopływa woda o temperaturze 50 oC w ilości 2 kg/s. W kotle wytwarzana jest para o
stopniu suchości 0,98 przy ciśnieniu 5 bar. Obliczyć moc cieplną kotła oraz ilość paliwa o
wartości opałowej 22 MJ/kg spalanego ze sprawnością 85 %.
Q  m  (h2  h1 )  2  (2706,8  209,5)  4994,6kW
h1  c w  Tw  4,19  50  209,5kJ / kg
h2  h '  x  (h"  h ' )  640,1  0,98  (2749  640,1)  2706,8kJ / kg
Zadanie 2 c
W walczaku kotła o średnicy 1,2 m i długości 3 m zawarta jest woda i para wodna w stanie
nasycenia pod ciśnieniem 2 bary w ilości 150 kg. Obliczyć część objętości walczaka
zajmowaną przez wodę.
m  m'm"
V '  v'm'
m'  m  m"  m  x  m  (1  x)  m
V
 d2
h 
  1,2 2
 3  1,1304m 3
4
4
V 1,1304
v 
 0,007536m 3 / kg
m
150
v  v' 0,007536  0,0010605
x

 0,007322
v"v'
0,8854  0,0010605
V '  v'(1  x)  m  0,0010605  (1  0,007322)  150  0,158m 3
p [bar]
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
0
T [ C]
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
T [0C]
99,64
120,23
133,54
143,62
151,84
158,84
164,96
170,42
175,35
179,88
v' [m 3/kg] v" [m 3/kg]
0,0010421
1,777
0,0010605
0,8854
0,0010733
0,6057
0,0010836
0,4624
0,0010927
0,3747
0,0011007
0,3156
0,0011081
0,2728
0,0011149
0,2403
0,0011213
0,2149
0,0011273
0,1946
3
h' [kJ/kg]
411,5
504,8
561,4
604,7
640,1
670,5
697,2
720,9
742,8
762,7
h" [kJ/kg]
2673
2707
2725
2738
2749
2757
2764
2769
2774
2778
3
p [MPa] v' [m /kg] v" [m /kg] h' [kJ/kg] h" [kJ/kg]
0,00123
0,0017
0,00234
0,00317
0,00424
0,00562
0,00738
0,00958
0,01236
0,00562
0,01236
0,0010003
0,0010008
0,0010017
0,0010029
0,0010043
0,001006
0,0010078
0,001010
0,0010121
0,001006
0,0010121
106,4
77,98
57,84
43,4
32,93
25,24
19,55
15,28
12,05
25,24
12,05
41,99
62,94
83,86
104,77
125,66
146,56
167,45
188,35
209,26
146,56
209,26
2520
2529
2538
2547
2556
2565
2574
2583
2592
2565
2592